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浅谈高层剪力墙结构住宅墙体合理布置【摘要】本文以7度抗震设防区一幢高层剪力墙结构住宅的结构设计为例，结合概念设计原则，对在结构设计中如何合理有效地进行墙体的平面布置进行了分析，以供设计者参考。 【关键词】结构设计 高层 剪力墙 平面布置 近年来，剪力墙结构由于其不但具有良好的受力性能，而且还能很好地满足建筑功能的实现，因此被广泛运用于现代高层住宅建筑中，而如何实现剪力墙结构的安全、经济、合理已成为结构设计师的当务之急。墙体的平面布置作为剪力墙结构设计的关键，直接决定着工程的优劣。笔者结合结构设计的工程实例，对墙体如何在平面内进行合理有效地布置，提出了一些自己的看法，并进行了深入的探讨。 1 工程概况 本工程位于上海嘉定区，为一栋地下1层，地上13层的高层住宅楼，主体结构高度为37.100m，层高为2.900m。该工程为标准设防类建筑，抗震设防烈度为7度，设计地震分组为第一组，特征周期Tg=0.9秒，场地类别为Ⅳ类，结构体系为剪力墙结构，抗震等级为三级，设计使用年限为50年，设计基本风压为0.55 KN/m2，地面粗糙度类别为B类，结构混凝土强度等级采用C30，梁板墙受力筋均采用HRB400级钢筋，填充墙体采用小型混凝土空心砌块。 2 概念设计 剪力墙布置原则： 2.1 为了使剪力墙结构具有良好的空间协同工作性能，墙体应双向或多向布置，各榀剪力墙也应尽量拉通对齐，形成对承受竖向荷载有利、抗侧力刚度大的平面和竖向布局。墙肢截面也宜布置得简洁、规整，并应使结构在两个方向上的抗侧刚度基本接近，而衡量指标可以参考PKPM电算结果中两个方向的第一振型的周期和楼层层间位移与层高之比是否接近。 2.2 为了减小结构的扭转效应，墙体应力求均匀、分散，对称布置，并尽量使结构刚心和质心重合，X、Y两向的刚重比基本接近，必要时可通过调整墙肢长度和周边连梁高度来优化这一指标。为了充分发挥剪力墙的承载力和刚度，墙体不必限制按每开间布置，间距要尽可能做大些，以达到6~8m为宜，使结构具有适宜的抗侧刚度即可，可将其楼层层间最大位移与层高之比控制在1/1000～1/1100之间，这不但可以使建筑功能具有较大的使用空间，也可减轻结构自重，产生较好的经济效益。 2.3 墙体沿竖向应贯通建筑物全高，防止结构在竖向出现刚度突变，但根据结构受力情况，可以沿高度改变墙厚和混凝土等级，但两者宜错开楼层，使结构抗侧刚度沿竖向逐渐减小，避免刚度突变，造成应力集中。 2.4 墙体应设计成高宽比大于2的细高延性剪力墙，当剪力墙较长时，可以通过开设洞口，将其分成长度较短、较均匀的满足高宽比大于2的独立墙段，而分隔墙段的洞口连梁宜采用约束弯矩较小的弱连梁（其跨高比宜大于6）连接。此外，墙段长度较小时，受弯产生的裂缝宽度也较小，墙体的配筋能够充分地发挥作用。单肢墙长度也不宜大于8m，以免剪切破坏。 2.5 短肢剪力墙是指墙肢截面高度与厚度之比为5～8的剪力墙，一般剪力墙则是指墙肢截面高度与厚度之比大于8的剪力墙。考虑到工程的安全性能和经济指标，结构应尽量避免采用短肢剪力墙和一字型剪力墙，应结合建筑平面，采用L，T，Z，十字形等截面形式的一般剪力墙，尽可能将剪力墙的墙肢截面高度(保证一肢)做的比8倍墙厚稍大，并使其翼缘长度不小于其厚度的3倍。考虑到建筑净高要求，墙肢之间的梁净跨不宜太大，一般不大于6m。 2.6 建筑平面外边缘及角点处的墙肢、底部外围的小墙肢、连梁等是剪力墙结构的抗震薄弱环节，因此，墙体布置时应加强周边及角部布置，特别是转角处，有条件时两个方向均应布置成一般剪力墙，这样即可以提高结构的侧向刚度，同时又能够较大幅度的提高结构的抗扭刚度；若只在结构形心附近加大竖向构件刚度，则对结构侧向刚度的贡献大而对整体的抗扭刚度贡献甚微。 3 工程分析 3.1 工程试算一 通过分析工程概况，并依据概念设计的原则，本工程剪力墙厚取为200mm，地下室外墙取为250mm，随后结合建筑标准层平面图（图1），按照周边，角部，均匀，分散，对称的方针，并尽量采用大开间布置L，T，Z等截面形式的一般剪力墙，除提高刚度及减少梁跨需要外，墙长肢长度一般可取为1650mm，翼缘长度可取为600mm，尽量不采用短肢剪力墙和一字形剪力墙。根据住宅建筑X向墙体偏少的特点，应尽量多得在X向布置长墙肢，Y向设翼缘，并控制XY方向上的墙体比例，使结构在两个方向上的抗侧刚度基本接近。本工程建筑面层取为40mm，外墙窗顶至楼层为500mm高，故结构外墙设门窗处的梁高均取为460mm。应业主防渗要求，外墙凸窗处窗台至楼层均要求砼砌筑，故结构凸窗处梁高均取为1100mm高。按照上海地方规定及板跨情况，结构标准层除阳台，厨房，卫生间板厚取为10